(57)【要約】【課題】  半導体薄膜における結晶粒界の数を低減させるとともに、その方向を制御した半導体薄膜の製造方法を提供する。【解決手段】  図３（１）に示すように１回目のビーム312をアモルファスシリコン311に照射すると、凹部先端を中心に、放射状に温度勾配が形成される。したがって、図３（２）に示すように、凹部先端には、ビーム幅方向だけではなく、ビーム長方向にも成長する結晶粒313が形成される。２回目のビーム以降は、凹部先端に形成された結晶粒313を種にして、繰り返し成長が行われる。この結果、従来の細線ビームの場合と比較して、幅広の帯状結晶粒が、凹部先端を起点として形成される。また、凹パターンの周囲をビーム走査方向と垂直方向の結晶粒径以下とすれば、連続的に帯状結晶粒を並べて形成することが可能である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成された半導体薄膜にレーザビームを照射して、前記半導体薄膜に結晶粒を成長させる半導体薄膜の製造方法において、
レーザビームの整形工程において、前記半導体薄膜上に照射されるレーザビームの照射パターンの一部を制御パターンに整形することを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記照射パターンを、矩形状であって、かつその１辺に前記制御パターンを有する形状に整形することを特徴とする請求項１に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記制御パターンにより結晶粒界の位置制御を行いつつ前記半導体薄膜に帯状結晶粒を成長させることを特徴とする請求項２に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項４】
レーザビームを走査させつつ、前記制御パターンを含む前記照射パターンのレーザビームを前記半導体薄膜に照射することにより、平行な結晶粒界に挟まれた領域に、帯状結晶粒からなる帯状結晶領域を形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項５】
前記レーザビームの走査方向側の辺と反対側の辺に前記制御パターンを形成して、レーザビームの整形を行うことを特徴とする請求項４に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項６】
前記制御パターンを凹形状に整形することを特徴とする請求項２に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記制御パターンの長さ方向のビーム凹部長を、帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる前記制御パターンの幅方向のビーム凹部幅以下に設定することを特徴とする請求項６に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記制御パターンの幅方向のビーム凹部幅を、帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる前記制御パターンの幅方向のビーム凹部幅以上に設定することを特徴とする請求項６に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項９】
前記制御パターンを前記１辺に少なくとも１以上整形することを特徴とする請求項２に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項１０】
前記制御パターンを整形する周期を、帯状結晶粒の結晶成長幅と略同一の長さ以下に設定することを特徴とする請求項９に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項１１】
粒状結晶粒からなる前記半導体薄膜に、前記制御パターンを有する照射パターンのレーザビームを照射し、前記半導体薄膜の結晶粒より大きい結晶粒からなる帯状結晶粒を前記半導体薄膜に結晶成長させることを特徴とする請求項１に記載の半導体薄膜の製造方法。
【請求項１２】
半導体薄膜に結晶粒を成長させるためのレーザビームを整形するビーム整形用マスクにおいて、
前記マスクの本体は、レーザビームを透過する透過領域の一部に、前記レーザビームを遮光する遮光パターンを有することを特徴とするビーム整形用マスク。
【請求項１３】
前記透過領域を、矩形状であって、かつその1辺に前記遮蔽パターンを有する開口形状に形成したことを特徴とする請求項１２に記載のビーム整形用マスク。
【請求項１４】
前記遮蔽パターンを、レーザビームの遮光領域から前記透過領域に向けて突出した凸パターンの形状に形成したことを特徴とする請求項１３に記載のビーム整形用マスク。
【請求項１５】
前記遮蔽パターンの長さ方向の凹部長を、帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる前記遮蔽パターンの凹部幅以下に設定したことを特徴とする請求項１４に記載のビーム整形用マスク。
【請求項１６】
前記遮蔽パターンの幅方向の凹部幅を、帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる前記遮蔽パターンの凹部幅以上に設定したことを特徴とする請求項１４に記載のビーム整形用マスク。
【請求項１７】
前記遮蔽パターンを１以上設けたことを特徴とする請求項１２に記載のビーム整形用マスク。
【請求項１８】
前記遮蔽パターンを周期的に設けたことを特徴とする請求項１７に記載のビーム整形用マスク。
【請求項１９】
前記遮蔽パターンの周期を、帯状結晶粒の結晶成長幅と略同一の長さ以下に設定されることを特徴とする請求項１２に記載のビーム整形用マスク。
【請求項２０】
前記透過領域の幅方向における開口幅をＡ，前記遮蔽パターンの幅方向における凹部幅をＢ，前記幅方向における帯状結晶粒の最大結晶成長距離をＬとしたときに、これらの寸法関係を、２Ｌ≦Ａ−Ｂに設定したことを特徴とする請求項１３に記載のビーム整形用マスク。
【請求項２１】
前記遮蔽パターンの長さ方向の凹部長をＣ，前記遮蔽パターン間の間隔である凸部長をＤ，前記透過領域の幅方向における帯状結晶粒の最大結晶成長距離をＬとしたときに、これらの寸法関係を、２Ｌ≧Ｃ＋Ｄの関係に設定したことを特徴とする請求項１３に記載のビーム整形用マスク。
【請求項２２】
前記透過領域の幅方向における開口幅をＡ，前記遮蔽パターンの幅方向における凹部幅をＢ，前記遮蔽パターンの長さ方向の凹部長をＣ，前記遮蔽パターン間の間隔である凸部長をＤとしたときに、これらの寸法関係を、Ａ-Ｂ≧Ｃ＋Ｄの関係に設定したことを特徴とする請求項１３に記載のビーム整形用マスク。
【請求項２３】
絶縁基板上に形成された半導体薄膜からなる前駆膜にレーザビームを照射して、前記前駆膜に結晶粒を成長させる半導体薄膜の製造装置において、
レーザビームを整形するビーム整形用マスクを有し、
前記マスクの本体は、レーザビームを透過する透過領域の一部に、前記レーザビームを遮光する遮光パターンを有することを特徴とする半導体薄膜の製造装置。
【請求項２４】
キャリアが移動するための活性層を有する薄膜トランジスタであって、
平行な結晶粒界で挟まれた領域に形成された帯状結晶領域を有し、
前記キャリアの移動方向を前記結晶粒界の長さ方向に設定した第１の活性層と、前記キャリアの移動方向を前記結晶粒界と交差する方向に設定した第２の活性層とのうち少なくとも一方の活性層が前記帯状結晶領域に形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２５】
前記第１の活性層を、前記平行な結晶粒界で挟まれた前記帯状結晶領域に形成し、ドレイン領域とソース領域とを前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項２６】
前記第２の活性層を、前記平行な結晶粒界で挟まれた前記帯状結晶領域に形成し、ドレイン領域とソース領域とを前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向と交差する方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項２７】
前記第１の活性層と前記第２の活性層とを、前記平行な結晶粒界で挟まれた前記帯状結晶領域にそれぞれ形成し、
前記第１の活性層のドレイン領域とソース領域とが前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向に沿って形成され、
前記第２の活性層のドレイン領域とソース領域とが前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向と交差する方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項２８】
前記第１の活性層の前記ドレイン領域及び前記ソース領域が、前記結晶粒界及び前記帯状結晶領域を含んで形成されていることを特徴とする請求項２５又は２７に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項２９】
前記第１の活性層の前記ドレイン領域及び前記ソース領域が帯状結晶領域内にのみ形成されていることを特徴とする請求項２５又は２７に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３０】
前記第２の活性層の前記ドレイン領域及び前記ソース領域が、前記結晶粒界及び前記帯状結晶領域を含んで形成されていることを特徴とする請求項２６又は２７に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３１】
前記結晶粒界のみに突起が散在していることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３２】
粒状結晶粒からなる半導体薄膜と、
前記半導体薄膜の一方向に沿って形成された、前記粒状結晶粒より粒径が大きい結晶粒からなる帯状結晶粒とを有し、
前記半導体薄膜と前記帯状結晶粒とに活性層をそれぞれ形成したことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に結晶粒界を制御した半導体薄膜の製造方法及び製造装置、並びに薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置における画素を構成するスイッチング素子として、ガラス基板上に形成された薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という。）が利用されている。近年、高精細の液晶表示装置の実現に加え、システム・オン・グラスの実現のために、ＴＦＴの動作速度向上の要求が高まっていて、高品質なレーザアニール多結晶シリコンＴＦＴ形成技術が注目を浴びている。
【０００３】
上記したＴＦＴは、通常、図１３に示すように製造される。例えば、図１３（１）に示すように、ガラス基板1203の表面に形成した絶縁膜1202上に、アモルファスシリコン1201を形成する。続いて、図１３（２）に示すように、アモルファスシリコン1201の表面にレーザ光1204を照射し、多結晶シリコン1201'を形成する。続いて、図１３（３）に示すように、得られた多結晶シリコン1201'に、ソース領域1207，ドレイン領域1209，及びソース領域1207とドレイン領域1209とに挟まれたチャネル（活性層）1208を形成し、これらの上にゲート絶縁膜1212、ゲート電極1206を形成する。ゲート電極1206、ゲート絶縁膜1212を覆うようにして層間絶縁膜1211を形成した後、当該層間絶縁膜1211及びゲート絶縁膜1212を貫通するコンタクトホールを形成する。そして、層間絶縁膜1211の上に、ソース領域1207のコンタクトホールと接続するソース電極1205、及びドレイン領域1209のコンタクトホールと接続するドレイン電極1206を、それぞれ形成することにより、ＴＦＴが完成する。
【０００４】
近年、ますます多結晶ＴＦＴの動作速度の向上が要望されている。チャネル内のキャリア（電子又は正孔）移動度が大きいほど、動作が速くなるが、チャネル内に結晶粒界が多数存在すると、キャリア移動度が低下するという問題がある。このようなことから、レーザアニールの際の結晶成長を制御することにより、上記チャネル内の結晶粒界の数を低減させて、キャリア移動度を向上させる技術が下記のように提案されている。
【０００５】
［第1従来技術］
非特許文献1には、細線ビームを走査して当該走査方向に巨大な結晶粒を形成する技術が開示されている。この技術について以下に説明する。
【０００６】
まず、図１４（１）に示すように、所定のマスクによりパルスレーザ光を細線ビーム1302に整形し、その整形した細線ビーム1302を基板に沿って走査しながら基板のアモルファスシリコン1301に照射する。これにより、アモルファスシリコン1301を順次加熱（アニール）していく。
【０００７】
図１４（２）に示すように、１回目に細線ビーム1302を照射することにより、融解したアモルファスシリコン膜の結晶化は次のように進行する。まず、隣接する非融解領域との固液界面をなす細線ビームの走査方向（ビーム幅方向）端部を起点として、それぞれ結晶が融解領域の中央部へ向って成長する。その結果、凝固部分は結晶化した多結晶シリコン1301'となる。また、各結晶は当該中央部付近で衝突してその成長が停止し、この部分に結晶粒界が形成される。なお、走査方向と垂直な方向（ビーム長方向）には、走査方向に沿う多数の結晶粒界が生じる。
【０００８】
続いて、図１４（３）に示すように、２回目の細線ビーム1302'の照射を行う。２回目の細線ビーム1032’の走査量は、１回目の細線ビーム1302’の走査方向に沿って結晶化した結晶粒の粒径以下である。
【０００９】
続いて、図１４（４）に示すように、２回目の細線ビーム1302'の照射に伴って、１回目の照射で成長した結晶粒を種として結晶成長が行われる。
【００１０】
レーザの照射領域を順次走査してアモルファスシリコン1301の融解と結晶化とを繰り返すことにより、図１４（５）に示すように、走査方向へ沿って伸びる結晶粒1303を形成することができる。
【００１１】
［第２従来技術］
特許文献1では、図１５（１）に示す遮光部1402とジグザグパターンの透過部1401とを有する遮光マスクを用いて、ビームを透過部1401に通過させて、ジグザグのビーム形状に整形して走査照射する技術が開示されている。この技術では、走査方向の成長だけではなく、ビームパターンの頂点を起点として、走査方向と垂直な方向にも結晶成長が行われる。この結果、図１５（２）に示すように、ジグザグパターンの周期に対応して、位置制御された結晶粒1502を形成できることが報告されている。図１５（２）において、1501は高密度粒界領域，1503は結晶粒界を示す。
【非特許文献１】“Sequential lateral solidification ofthin silicon films on SiO2”, Robert S. Sposili and James S. Im, Appl. Phys.Lett. 69 (19) 1996 pp.2864-2866.
【特許文献１】特開平１１−６４８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
第１従来技術で述べたレーザアニール法の場合、レーザ光を走査する方向（ビーム幅方向）に結晶粒を伸ばすことは可能である。しかし、レーザ光を走査する方向と直交する方向（ビーム長方向）には温度勾配がないため、ビーム長方向に結晶粒界がランダムに発生する。そのため、結晶粒の成長が途切れることがある、及びビーム長方向の粒径が１μｍ程度と短くなる、という問題がある。この結果、走査方向と平行にキャリアが移動するようにチャネルを設けて、ＴＦＴを作製する場合、結晶粒界位置が制御されていないことから、チャネル内に結晶粒界が存在し、キャリア移動度が低下する、移動度やしきい値電圧の変動が大きい、という問題が生じる。また、走査方向と垂直方向にキャリアが移動するようにチャネルを設けて、ＴＦＴを作製する場合、結晶粒界位置が制御されていないことから、チャネル内にキャリアの移動を遮るように結晶粒界が存在し、キャリア移動度が低下する、移動度やしきい値電圧の変動が大きい、という問題が生じる。
【００１３】
また、走査ステップごとに、結晶粒界に沿って突起が生じる。ビーム幅方向の結晶粒界はランダムに形成されていることから、ビーム幅方向の突起の配置はランダムになる。チャネル内に突起を含むＴＦＴでは、動作時の電界が突起に集中し、しきい値電圧の変動が起こる。すなわち、チャネル内の突起の配置及び数がランダムになる第１従来技術で作製したＴＦＴでは、しきい値電圧のばらつきが大きくなる。
【００１４】
第２従来技術で述べたような遮光マスクを用いたレーザアニール法において、遮光マスク上でのビーム形状は、一般に図１５（１）に示す矩形状（レーザ照射領域1403）である。そのため、第２従来技術で用いるにジグザグパターンのマスクにレーザを通す場合、第１従来技術で使用する細線ビームを形成する場合と比較して、レーザ光の透過率が減少する。この結果、基板上に照射されるビーム長が短くなることにより、一度の走査照射で得られる多結晶領域が狭くなるため、基板処理に要する時間が長くなるという問題がある。
【００１５】
また、得られた結晶において、照射開始位置及び照射終了位置では、図１５（２）に示すような高密度粒界領域1501が広い範囲に発生するという問題がある。また、マスク作製工程において、複雑なジグザグパターンを形成することは、直線パターンの場合と比較して、コストが上昇する。また、ジグザグパターンビームを成形するためには、レーザアニール装置に高解像度を要する光学系が必要となる。
【００１６】
本発明の目的は、結晶膜を形成する際に半導体薄膜に形成される結晶粒界の位置制御を可能にする半導体薄膜の製造方法、及び半導体薄膜の製造方法に用いるビーム整形用マスクと、そのビーム整形用マウクを用いて半導体薄膜を製造する半導体薄膜の製造装置、その製造装置により製造された薄膜トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体薄膜の製造方法は、絶縁基板上に形成された半導体薄膜にレーザビームを照射して、前記半導体薄膜に結晶粒を形成する半導体薄膜の製造方法において、
レーザビームの整形工程において、前記前駆膜上に照射されるレーザビームの照射パターンの一部を制御パターンに整形することを特徴とする。
【００１８】
本発明よれば、照射パターンの一部に整形した制御パターンにより、半導体薄膜上に温度勾配が生じる。この温度勾配に起因して、半導体薄膜に結晶膜が連続して成長することとなり、結晶粒界の位置制御が確実に行われ、活性層を形成するのに充分な面積をもつ結晶膜が得られる。
【００１９】
前記照射パターンを、矩形状であって、かつその１辺に前記制御パターンを有する形状に整形する。前記制御パターンにより結晶粒界の位置制御を行いつつ前記半導体薄膜に帯状結晶粒を結晶成長させる。これにより、帯状結晶粒の成長が途切れることがなく、確実に結晶粒界の位置制御を行うことが可能となる。
【００２０】
本発明は、レーザビームを走査させない単ショットにより半導体薄膜に結晶膜を成膜する場合に限定されるものではない。レーザビームを走査する場合には、レーザビームを走査させつつ、前記制御パターンを含む前記照射パターンのレーザビームを半導体薄膜に照射することにより、平行な結晶粒界に挟まれた領域に帯状結晶粒からなる帯状結晶領域を形成する。この場合、前記レーザビームの走査方向側の辺と反対側の辺に前記制御パターンを形成して、レーザビームの整形を行う。
【００２１】
このようにレーザビームを走査する場合も同様に、半導体薄膜に温度勾配を持たせて帯状結晶粒を成長させることとなり、結晶粒界の位置制御を行って活性層（チャネル）を形成するための結晶膜の領域を拡大することができる。更に、ジグザグパターンと比較して、レーザ光の透過率が大きいことから、ビーム長を長くすることができ、一回の走査照射領域を広くすることで、基板一枚当たりのレーザアニール処理時間が短縮される。また、凹パターンのビーム凹部幅を短くすることで、ジグザグパターンと比較して、照射開始位置に発生する高密度粒界領域を狭くすることができる。また、ビームの前半部端部は走査方向と垂直な方向の直線であることから、照射終了位置に発生する高密度粒界領域は、１回の照射での結晶成長距離程度になるので、ジグザグパターンの場合と比較して狭くなる。ジグザグパターンの場合における照射終了位置に発生する高密度領域は、ジグザグパターンの走査方向長さと一回の照射での結晶成長距離との和程度となる。また前記制御パターンを凹形状に整形することにより、鋭角を持たないパターンとなり、ジグザグパターンと比較して、作製コストが低減される、及び、レーザアニールの光学系に高解像度を必要としない。また、得られた半導体薄膜を用いて作製したＴＦＴは、キャリア移動度を向上できるとともに、移動度及びしきい値電圧のばらつきを抑制できる。
【００２２】
前記制御パターンの長さ方向のビーム凹部長を、帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる前記制御パターンの幅方向のビーム凹部幅以下に設定する。前記制御パターンの幅方向のビーム凹部幅を、帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる前記制御パターンの幅方向のビーム凹部幅以上に設定する。
【００２３】
このようにすることにより、ビーム凹部を起点として形成される結晶粒界の位置制御を行い、活性層を形成する結晶膜の面積を拡大することができる。さらに、粒界が低減した帯状結晶領域を連続的に並べて形成することが可能である。
【００２４】
前記制御パターンを前記１辺に少なくとも１以上整形する。前記制御パターンを整形する周期を、帯状結晶粒の結晶成長幅と略同一の長さ以下に設定する。このように、制御パターンの配置により、結晶粒界の位置制御を確実に行うことができる。
【００２５】
結晶粒界の位置制御を確実に行うためには、マスクを次のように構成することが望ましい。すなわち、本発明に係るビーム整形用マスクは、半導体薄膜に照射するレーザビームを整形するビーム整形用マスクにおいて、
前記マスクの本体は、レーザビームを透過する透過領域の一部に、前記レーザビームを遮光する遮光パターンを有する構成に構築する。
【００２６】
この場合、前記透過領域を、矩形状であって、かつその1辺に前記遮蔽パターンを有する開口形状に形成する。前記遮蔽パターンを、レーザビームの遮光領域から前記透過領域に向けて突出した凸パターンの形状に形成してもよい。また前記遮蔽パターンの長さ方向の凹部長を、帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる前記遮蔽パターンの凹部幅以下に設定する。前記遮蔽パターンの幅方向の凹部幅を、帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる前記遮蔽パターンの凹部幅以上に設定する。この場合、前記遮蔽パターンを１以上設ける。前記遮蔽パターンを周期的に設けてもよい。前記遮蔽パターンの周期を、帯状結晶粒の結晶成長幅と略同一の長さ以下に設定することが望ましい。
【００２７】
前記透過領域の幅方向における開口幅をＡ，前記遮蔽パターンの幅方向における凹部幅をＢ，前記幅方向における帯状結晶粒の最大結晶成長距離をＬとしたときに、これらの寸法関係を、２Ｌ≦Ａ−Ｂに設定してもよい。この場合、２Ｌ＞Ａ−Ｂに設定すると、制御パターン側の辺における結晶成長が逆の辺から生じる結晶成長によって阻害され、透過領域の幅方向における単結晶膜の成長幅が狭くなる。これに対して、２Ｌ≦Ａ−Ｂに設定すると、制御パターン側からの結晶成長が逆の辺からの結晶成長にしって阻害されることはなく、透過領域の幅方向における単結晶膜の成長幅を広げることができる。
【００２８】
前記遮蔽パターンの長さ方向の凹部長をＣ，前記遮蔽パターン間の間隔である凸部長をＤ，前記透過領域の幅方向における帯状結晶粒の最大結晶成長距離をＬとしたときに、これらの寸法関係を、２Ｌ≧Ｃ＋Ｄの関係に設定してもよい。この場合、２Ｌ＜Ｃ＋Ｄに設定すると、帯状単結晶膜をなす結晶粒同士の間に結晶粒界が多数発生する。これに対して、２Ｌ≧Ｃ＋Ｄの関係に設定すると、制御パターンを中心とした放射状の温度勾配を持つことにより、帯状結晶粒を並べて形成することができる。
【００２９】
前記透過領域の幅方向における開口幅をＡ，前記遮蔽パターンの幅方向における凹部幅をＢ，前記遮蔽パターンの長さ方向の凹部長をＣ，前記遮蔽パターン間の間隔である凸部長をＤとしたときに、これらの寸法関係を、Ａ-Ｂ≧Ｃ＋Ｄの関係に設定してもよいものである。この設定によれば、２Ｌ≦Ａ−Ｂの設定による効果と、２Ｌ≧Ｃ＋Ｄの設定による効果との双方を奏することができ、レーザビームの長さ方向及び幅方向結晶膜の面積を広げることができる。
【００３０】
本発明に係る半導体薄膜の製造装置は、絶縁基板上に形成された半導体薄膜からなる前駆膜にレーザビームを照射して、前記前駆膜に単結晶の結晶粒を成長させる半導体薄膜の製造装置において、
レーザビームを整形するビーム整形用マスクを有し、
前記マスクの本体は、レーザビームを透過する透過領域の一部に、前記レーザビームを遮光する遮光パターンを有することを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、結晶粒界の形成位置を制御して、平行な結晶粒界で挟まれた領域に、結晶粒界の長さ方向に伸びる帯状結晶領域を形成することができる。
【００３２】
本発明に係る半導体薄膜を利用した薄膜トランジスタは、キャリアが移動するための活性層を有する薄膜トランジスタであって、
平行な結晶粒界で挟まれた領域に形成された帯状結晶領域を有し、
前記キャリアの移動方向を前記結晶粒界の長さ方向に設定した第１の活性層と、前記キャリアの移動方向を前記結晶粒界と交差する方向に設定した第２の活性層とのうち少なくとも一方の活性層が前記帯状結晶領域に形成されていることを特徴とする。
【００３３】
前記第１の活性層を有している場合には、前記第１の活性層を、前記平行な結晶粒界で挟まれた帯状結晶領域に形成し、ドレイン領域とソース領域とを、前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向に沿って形成する。また前記第２の活性層を有している場合には、前記第２の活性層を、前記平行な結晶粒界で挟まれた帯状結晶領域に形成し、ドレイン領域とソース領域とを、前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向と交差する方向に沿って形成する。また前記第１の活性層と前記第２の活性層とを有している場合には、前記第１の活性層及び前記第２の活性層を、前記平行な結晶粒界で挟まれた帯状結晶領域にそれぞれ形成し、前記第１の活性層のドレイン領域とソース領域とを、前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向と交差する方向に沿って形成し、前記第２の活性層のドレイン領域とソース領域とを、前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向と交差する方向に沿って形成する。
【００３４】
前記第１の活性層の前記ソース領域と前記ドレイン領域とは、前記結晶粒界及び前記帯状結晶領域を含んで形成される。前記第１の活性層の前記ソース領域と前記ドレイン領域とは、前記帯状結晶領域内にのみ形成される。また前記第２の活性層の前記ソース領域と前記ドレイン領域とは、前記結晶粒界及び前記帯状結晶領域を含んで形成される。また前記結晶粒界のみに突起が散在している。
【００３５】
本発明に係る薄膜トランジスタは、粒状結晶粒からなる半導体薄膜と、
前記半導体薄膜の一方向に沿って形成された、前記粒状結晶粒より粒径が大きい結晶粒からなる帯状結晶粒とを有し、前記半導体薄膜と前記帯状結晶粒とに活性層をそれぞれ形成した構成としてもよいものである。
【００３６】
本発明よれば、結晶粒界が活性層に含まれないため、高いキャリア移動度と高いオン電流化を実現できる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る製造方法及び製造装置によれば、半導体薄膜における結晶粒界の数を低減できるとともに、その結晶粒界の方向を制御した半導体薄膜を製造できる。更に、ジグザグパターンと比較して、レーザ光の透過率が大きいことから、ビーム長を長くすることができるので、一回の走査照射領域を広くすることにより、基板一枚あたりのレーザアニール処理時間を短縮できる。また、凹パターンのビーム凹部幅を短くすることで、ジグザグパターンと比較して、照射開始位置に発生する高密度粒界領域を狭くできる。また、ビームの前半部端部は走査方向と垂直な方向の直線であることから、照射終了位置に発生する高密度粒界領域は、１回の照射での結晶成長距離程度であるので、ジグザグパターンと比較して狭くなる。また、凹パターンは、ジグザグパターンと比較して、マスク製造工程が容易であり、作製コストが低減される。また、凹パターンのビーム形状を成形することは、ジグザグパターンビーム形状を成形する場合と比較して、レーザアニールの光学系に高解像度を必要としない。また、得られた半導体薄膜を用いて作製したＴＦＴは、キャリア移動度を向上できるとともに、移動度及びしきい電圧のばらつきを抑制できる。
【００３８】
更に、光学系の透過率を向上させることにより、ジグザグパターンの場合と比較して、レーザアニール処理時間の短縮、照射開始位置及び照射終了位置で発生する高密度粒界領域の狭小化、マスク作製コストの低減、及び、レーザアニールの光学系の低解像度化を実現することを目的とする。また、得られた半導体薄膜を用いて作製したＴＦＴにおける動作速度を向上させ、動作速度のばらつき及びしきい値電圧のばらつきを抑制することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１に示すレーザアニール装置を用いてレーザアニールを行う。この図において、基板110上に後述する前駆体が形成され、この基板110はチャンバ109内の基板ステージ111に載置されている。チャンバ109の外側にはレーザ発振器101が配置され、このレーザ発振器101は、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光（ビーム102）をパルス状に発振して出力する。レーザ光（ビーム102）は、ミラー103a，103bでホモジナイザ104に誘導され、そのホモジナイザ104で矩形状のビームプロファイルに整えられる。前記整形されたビーム102は、ミラー103ｃにより下方に光路を曲げられ、マスクステージ106上のマスク105を通って基板110の前駆体に照射する際のビーム形状となる。更に、ビーム（レーザ光）102は、縮小レンズ107で適宜縮小され、チャンバ109に配設されたウィンドウ108を介して基板110上の前駆体の表面に照射される。なお、基板110は基板ステージ111ともに、図1の矢印の方向に、すなわちビーム102と交差する方向に移動可能であり、ビーム102と基板110とが相対移動することにより、ビーム102が基板110の表面上を基板110の移動方向に走査する。本装置では基板ステージ111によりビーム102と基板110とを相対移動させて、ビーム102を基板110の表面上に走査させたが、これに限られるものではない。マスクステージ106を水平方向に移動させることにより、固定された基板110上に走査させるようにしてもよい。
【００４０】
上記マスク105は、石英からなるレーザ光を透過させる透過領域と、この石英の表面にクロムで形成されてレーザ光を遮光させる非透過領域とを有している。なお。例えばアルミニウム、モリブデン、クロム、タングステンシリサイド、ステンレス合金などのレーザ光を遮光する素材をレーザ光を透過する素材上に成膜し、その成膜した遮光材を必要な形状にパターニングすることにより、前記非透過領域を形成することも可能である。また、レーザ光を透過する開口が形成された遮光膜上に、保護膜となる酸化クロム膜のような透明膜を積層させ、その透明膜で前記開口を覆うようにしてもよい。遮光膜部材として、単層又は多層の誘電体膜をパターニングしたものでもよい。また、遮光マスクに代えて、位相シフトマスクを用いて、ビーム102の形状を整形するようにしてもよい。上記したマスクは、レーザ発振器101から前駆体に至るレーザの光路のどの位置に配設してもよい。
【００４１】
また、上記の実施形態では、レーザ発振器101として、ＸｅＣｌエキシマレーザを用いたが、これに限られるものではない。レーザ発振器101は、KrFレーザのような他のエキシマレーザであってもよく、またNd:YAGレーザ、Nd:YLFレーザ、Nd:YVO4レーザなどの固体レーザや、炭酸ガスレーザ、アルゴンガスレーザなどのガスレーザであってもよい。
【００４２】
基板110は、ガラス基板上に絶縁膜、非晶質シリコン膜が順に形成されている。
【００４３】
本発明では、図２（１）のような、凸状遮光パターンと凹パターンとを周期的に形成した形状のマスクを用いて、走査照射を行う。すなわち、図２（１）に示すように、遮光膜206には、開口部長201と開口部幅203とをもつ矩形の透過部207が形成されている。さらに遮光膜206は、透過部207内に突き出た櫛歯状の凸状遮光パターン206aを備えている。この凸状遮光パターン206aは、凹部幅204及び凹部長202をもつ矩形であって、凸形状に形成されており、これらの凸状遮光パターン206aは、互いに凸部長205の間隔をもって開口部長201の長さ方向に一列に形成され、凸状遮光パターン206a間に凹パターンが形成される。図２（１）に示す遮光膜206を透過したビーム306は図２（２）に示すように、ビーム長301及びビーム幅303をもち、走査方向（一の方向）側の辺306ａと反対側の辺306bに複数の凹パターン306cをもつ矩形形状に整形される。前記凹パターン306cは、ビーム凸部長305及びビーム幅303をもち、互いにビーム凹部長302をもって辺306bに一列に配列される。図５（２）において、ビームの走査方向を矢印で示している。
【００４４】
図３（１）では、絶縁基板上に形成される半導体膜からなる前駆膜としてアモルファスシリコンを用いている。図３（１）に示すように、１回目のビーム312（図２（２）のビーム306に対応する。）をアモルファスシリコン311に照射すると、ビーム312の凹パターン312ａ（図２（２）の凹パターン306ｃに対応する。）の先端を中心に、ビーム312で照射されたアモルファスシリコン311の領域に放射状に温度勾配が形成される。したがって、図３（２）に示すように、凹パターン312ａの先端に対応するアモルファスシリコン311の領域には、ビーム幅方向（図２（２）のビーム幅303の方向）だけではなく、ビーム長方向（図２（２）のビーム長301の方向）にも成長する結晶粒313が形成される。２回目以降のビーム312による照射を行うと、凹パターン312ａの先端に対応してアモルファスシリコン311に形成された結晶核314を種にして、結晶粒313が繰り返し成長される。この結果、従来の細線ビームの場合と比較して、幅広の帯状結晶粒313が、アモルファスシリコン311に凹パターン312ａの先端を起点として形成される。
【００４５】
また、ビーム凹部幅304及びビーム凹部長302をもつ凹パターン312ａの大きさをビームの走査方向及びこの方向と交差する方向（垂直方向）の結晶粒径以下とすれば、ビーム走査方向と交差する方向に連続的に帯状結晶粒313を並べて形成することが可能である。このとき、隣接する前記凹パターン312ａ間の寸法であるビーム凸部長305を等しく設定する必要はなく、所望の位置に帯状結晶粒313を形成するように前記凹パターン312ａを適宜配置すればよい。このように本実施形態では、図３（３）に示すように半導体薄膜における結晶粒界315の数を低減させるとともに、結晶粒界315の形成方向を平行な位置関係に制御した半導体薄膜を製造することができ、従来の細線ビームの問題点を解決できる。
【００４６】
また、図３（３）に示すように、点状の突起317が、結晶粒界315に沿って、ビームの走査ステップ間隔で形成される。このため、本実施形態では、碁盤目状に突起317が形成された半導体膜が得られる。このような半導体薄膜上にＴＦＴを作製する場合、チャネル内の突起317の配置及び数を制御することができるので、チャネル内の突起の配置及び数がランダムな従来細線ビームで作製されるＴＦＴと比較し、しきい値電圧のばらつきが小さくなる。また、突起317を避けてチャネルを形成することによって、更にしきい値電圧のばらつきを抑制することができる。図３（３）では結晶粒界315で分けられた三つの帯状結晶領域318が平行な結晶粒界315の長さ方向に沿って形成されている。この帯状結晶領域318は３列に限られるものではない。各帯状結晶領域318は、それぞれ単結晶にて形成されている。
【００４７】
更に、ジグザグパターンと比較して、レーザ光の透過率が大きいことからビーム長を長くすることができるので、一回の走査照射領域を広くすることにより基板一枚当たりのレーザアニール処理時間が短縮される。また、凹パターン312ａのビーム凹部幅（図２のビーム凹部幅304）を短くすることにより、ジグザグパターンと比較して、ビームの照射開始位置に対応してアモルファスシリコン311に発生する高密度粒界領域316を狭くすることができる。また、図２（２）に示すようにビーム306のフロント側の辺306ａは、その走査方向と垂直な方向に伸びる直線であることから、アモルファスシリコン311上のビームの照射終了位置に発生する高密度粒界領域316は１回の照射での結晶成長距離程度である。なお、ジグザグパターンの場合におけるビームの照射終了位置に発生する高密度粒界領域は、ジグザグパターンの走査方向長さと一回の照射での結晶成長距離との和程度となるので広くなってしまう。また、凹パターン306ｃは、ジグザグパターンと比較して、マスク製造工程が容易であり、作製コストが低減される。またビーム306の凹パターン306ｃを成形することは、ジグザグパターンビーム形状を成形する場合と比較して、レーザアニールの光学系に高解像度を必要としない。以上のことから、従来のジグザグパターンビームの問題点を解決できる。
【００４８】
また、得られた半導体薄膜を用いて作製したＴＦＴは、キャリア移動度を向上でき、移動度及びしきい値電圧のばらつきを抑制することができる。また、本実施形態では、凹パターン306ｃが矩形形状の例を示したが、これに限られない。凹パターン306ｃは、三角形などの多角形や半円形、半楕円形などであってもよい。
【００４９】
以上説明したことを要約すると、本発明の実施形態は、絶縁基板（110）上に形成された半導体薄膜（311，1603）にレーザビーム（102，1602）を照射して、前記半導体薄膜に結晶膜を成長させる半導体薄膜の製造方法を対象とするものであり、レーザビームの整形工程において、前記半導体薄膜上に照射されるレーザビームの照射パターンの一部を制御パターン（凹パターン312a）に整形することを特徴とする。この場合、前記半導体薄膜の粒径と前記結晶膜の粒径とを異ならせて、それぞれ結晶成長させてもよい。
【００５０】
前記レーザビームを半導体薄膜上に照射した照射パターンを矩形状（図２，図４）に整形する場合、前記照射パターンを、矩形状であって、かつその１辺に前記制御パターンを有する形状に整形する。そして、前記制御パターンにより結晶粒界の位置制御を行って帯状結晶粒を成長させる。
【００５１】
本発明の実施形態は、レーザビーム（102）を走査せずに単ショットで半導体薄膜に帯状結晶粒を形成する場合、或いはレーザビームを走査しつつ帯状結晶粒を形成する場合のいずれにも適用することができる。レーザビームを走査させる場合には、前記制御パターンを含む前記照射パターンのレーザビームを半導体薄膜に照射することにより、帯状結晶粒を成長させる。この場合、前記レーザビームの走査方向側の辺と反対側の辺に形成した前記制御パターンにより結晶粒界の位置制御を行って、帯状結晶粒を成長させる。レーザビームを走査させる場合には、レーザビームを照射する毎に、位置制御された結晶粒界間に帯状結晶粒が形成され、これらの帯状結晶粒により、平行な結晶粒界に挟まれた領域に帯状結晶領域（318）が形成される。
【００５２】
本発明の実施形態に係る半導体薄膜の製造方法に用いるビーム整形用マスクは、レーザビームを透過する透過領域（透過部207）の一部に、前記レーザビームを遮光する遮光パターン（206a，406a）を有する構成とする。前記透過領域を矩形状に形成する場合には、その1辺に前記遮蔽パターンを有する開口形状に形成する（図２，図４）。なお、前記遮蔽パターンは、レーザビームの遮光領域から前記透過領域に向けて突出した凸パターンの形状に形成される。
【００５３】
前記透過領域（透過部207，407）の幅方向における開口幅（開口部幅203，402）をＡ，前記遮蔽パターン（206a，406a）の幅方向における凹部幅（204，403）をＢ，前記幅方向における帯状結晶粒の最大成長距離をＬとしたときに、これらの寸法関係を、２Ｌ≦Ａ−Ｂに設定することが望ましい。また前記遮蔽パターン（206a，406a）の長さ方向の凹部長（202，404）をＣ，前記遮蔽パターン間の間隔である凸部長（205）をＤ，前記透過領域の幅方向（ビーム幅303，502）における帯状結晶粒の最大成長距離をＬとしたときに、これらの寸法関係を、２Ｌ≧Ｃ＋Ｄの関係に設定することが望ましい。
【００５４】
また前記透過領域の幅方向における開口幅（203，402）をＡ，前記遮蔽パターンの幅方向における凹部幅（204，403）をＢ，前記遮蔽パターンの長さ方向の凹部長（202，404）をＣ，前記遮蔽パターン間の間隔である凸部長（205）をＤとしたときに、これらの寸法関係を、Ａ-Ｂ≧Ｃ＋Ｄの関係に設定してもよいものである。
【００５５】
次に、本発明の実施形態を更に具体化した実施例について説明する。
【実施例１】
【００５６】
図１に示すレーザアニール装置を用いてレーザアニールを行う。その方法、マスク及びレーザについては、上記実施形態の説明で述べたとおりである。また、マスクに形成させる開口部や透過部については、極細幅のスリットを多数並べて開口部等としてもよく、多数の孔を密集させて開口部等としてもよい。そして、これらの場合には、スリットの本数や孔の個数及び密度を変えることにより、レーザ光のエネルギーを調整することができる。基板について説明する。ガラス基板として無アルカリガラスを用いた。このガラス基板には、ガラスからの不純物の拡散を防ぐための絶縁膜を成膜した。その絶縁膜上に、前駆膜となる非晶質シリコン膜を減圧化学気相成長(Low Pressure Chemical Vapor Deposition：LP-CVD)法を用いて６０ｎｍ成膜した。
【００５７】
本実施例では、図４（１）に示す形状のマスクを用いて、走査照射を行った。照射条件を表１に示す。照射強度は基板上での値である。レーザビーム走査のステップ幅は、各矩形状レーザビームの照射間にレーザビームが走査する基板上の距離である。図４（１）にマスクは、開口部幅402及び開口部長401の寸法をもつ開口部内に、凹部長404及び凹部幅403の寸法の凸パターン（凸状遮光パターン）406aをもつ構造になっている。マスクを通過したビームは基板上では図４（２）に示す形状となる。すなわち、ビーム505は、ビーム長501及びビーム幅502をもち、走査方向（一の方向）側の辺505ａと反対側の辺505bに1つの凹パターン（制御パターン）505cをもつ形状に整形される。前記凹パターン505cは、ビーム凹部長504及びビーム凹部幅503の寸法のものである。図４（２）において、ビームの走査方向を矢印で示している。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅502は１０μｍ、ビーム凹部長504は１μｍ、ビーム凹部幅503は５μｍである。
【００５８】
［表１］実施例１
照射強度（ｍＪ／ｃｍ２)  ６００
ステップ幅（μｍ）        ０．５
開口部幅（μｍ）          ３０
凹部長（μｍ）            ３
凹部幅（μｍ）            １５
【００５９】
図５にセコエッチ後のＳＥＭ観察結果を示す。結晶成長幅２μｍの帯状結晶領域が、ビームの走査方向（図５の水平方向）に平行な結晶粒界に挟まれた領域に形成された。帯状結晶領域は凹パターン505ｃの位置に相当することが確認された。ビーム走査方向と交差する方向に形成される帯状結晶粒の周りには走査方向に対して、斜めの粒界が形成された。更に帯状結晶粒の周りには従来の細線ビームの場合で見られるように、ビーム長方向に結晶粒界がランダムに発生した。凹パターン505ｃの先端に対応する位置を中心にアモルファスシリコン上に放射状に温度勾配が形成されるので、ビーム長方向（ビーム走査方向と交差する方向）にも結晶成長が行われ、従来の細線ビームよりビーム長方向への帯状結晶粒の結晶成長幅が長くなる。このように、本発明に実施形態に係る製造方法によれば、従来の細線ビームの場合と比較して幅広であり、且つ位置制御された結晶粒界に挟まれた領域に、ビーム走査方向の長さ方向に成長する帯状結晶領域を形成することが可能であることが確認された。なお、ビーム長方向への結晶成長幅を、単に結晶成長幅という。
【実施例２】
【００６０】
実施例１と同様のレーザアニール装置を及び図４（１）に示す形状のマスクを用いて、ビーム凹部長を１．５μｍ、３μｍ、６μｍ、１２μｍと変化させ、走査照射を行った。照射条件を表２に示す。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅402、凹部長404、凹部幅403はマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図７（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅502は１０μｍ、ビーム凹部長504は０．５μｍ，１μｍ，２μｍ，４μｍ、ビーム凹部幅503は５μｍである。
【００６１】
［表２］
実施例2-1   実施例2-2   実施例2-3   実施例2-4
照射強度（mJ/cm２）  600      600          600        600
ステップ幅（μｍ）  0.5      0.5          0.5        0.5
開口部幅（μｍ）    30        30          30          30
凹部長（μｍ）      1.5        3            6          12
凹部幅（μｍ）      15        15            15          15
【００６２】
図６にセコエッチ後のＳＥＭ観察結果を示す。凹部長１．５μｍ（ビーム凹部長０．５μｍ）（実施例2-1）では、凹パターン先端を起点として、帯状結晶領域が走査方向に形成された。結晶成長幅は１．６μｍであった。
【００６３】
凹部長３μｍ（ビーム凹部長1μｍ）（実施例2-2）では、凹部長１．５μｍの場合と同様に、帯状結晶領域が平行な結晶粒界に挟まれた領域に形成された。この場合、帯状結晶粒の結晶成長幅は２．０μｍであり、凹部長１．５μｍの場合と比較すると、拡大した。
【００６４】
凹部長６μｍ（ビーム凹部長２μｍ）（実施例2-3）では、凹パターンが走査された領域において、走査方向に対し、一部、斜めに結晶粒界が多数発生した。凹部長が広くなったことにより、凹パターン505cの先端に対応する半導体薄膜に多数の結晶核が発生すること、及び凹パターン505cのビーム長方向中心において、ビーム長方向の温度勾配が緩やかになったことが原因と考えられる。
【００６５】
凹部長１２μｍ（ビーム凹部長４μｍ）（実施例2-4）では、凹部長が更に広がったことから、凹部ビーム長方向中心では従来の細線ビームで見られるような、ビーム長方向に結晶粒界がランダムに形成した。
【００６６】
以上のことから、凹パターン505ｃのビーム凹部長504を帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となるビーム凹部幅503以下にすれば、結晶粒界位置が良好に制御された帯状結晶領域を形成することができる。
【００６７】
本実施例の照射条件においては、ビーム凹部長504を３μｍ（ビーム凹部幅503；１μｍ）以下にすれば、結晶粒界位置が良好に制御された帯状結晶領域を形成することができ、これにより、高移動度で、性能ばらつきが小さいＴＦＴ作製が可能となる。ただし、前駆膜の膜厚や成膜方法、ビームの照射強度、又は光学系の解像度が変われば、好ましいビーム凹部長も変わってくるので、ビーム凹部長は条件に応じて適宜設計すればよい。
【実施例３】
【００６８】
実施例１と同様のレーザアニール装置、及び図２（１）に示すように凹パターン306ｃを周期的に形成した形状のマスクを用いて、走査照射を行った。照射条件を表３に示す。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅204、凹部長202、凹部幅204、凸部長205はマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図２（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅303は６μｍ、ビーム凹部長302は１μｍ、ビーム凹部幅304は３μｍ、ビーム凸部長305は１μｍである。
【００６９】
［表３］実施例３
照射強度（ｍＪ／ｃｍ２)  ６００
ステップ幅（μｍ）        ０．２
開口部幅（μｍ）          １８
凹部長（μｍ）            ３
凹部幅（μｍ）            ９
凸部長（μｍ）            ３
【００７０】
図７（１）にセコエッチ後のＳＥＭ観察結果を示す。各凹パターンの先端から結晶成長幅２μｍの帯状結晶領域が並んで走査方向に平行に形成された。図５（実施例１）と図７（１）（実施例３）との結果を比較すると、帯状結晶領域のサイズ及び結晶状態に変化は見られていない。周期的に凹パターンを並べても形成される帯状結晶粒の結晶状態には影響がないと言える。更に平行な結晶粒界に挟まれた領域に帯状結晶領域を並べて形成することができ、一度の走査照射で複数の帯状結晶領域を形成可能である。本実施例では周期パターンの例を示したが、凹パターンを等間隔に形成する必要はなく、所望の位置に帯状結晶領域を形成するように、適宜設計すればよい。これらの結晶粒界の長さ方向に沿う帯状結晶領域は、結晶粒界の長さ方向（ビーム走査方向）と交差する方向に成長した帯状結晶粒から形成される。
【実施例４】
【００７１】
実施例１と同様のレーザアニール装置、及び図２（１）に示すように凹パターンを周期的に形成した形状のマスクを用いて、凸部長を６μｍ、３μｍと変化させ、走査照射を行った。照射条件を表４に示す。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅203、凹部長202、凹部幅204、凸部長205はマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図２（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅303は１０μｍ、ビーム凹部長302は１μｍ、ビーム凹部幅304は５μｍ、ビーム凸部長305は１μｍ，２μｍである。
【００７２】
［表４］
実施例4-1   実施例4-2
照射強度（ｍＪ／ｃｍ２)  ６００      ６００
ステップ幅（μｍ）        １          １
開口部幅（μｍ）          ３０        ３０
凹部長（μｍ）            ３          ３
凹部幅（μｍ）            １５        １５
凸部長（μｍ）            ６          ３
【００７３】
図７（２）にセコエッチ後のＳＥＭ観察結果を示す。凸部長６μｍ（ビーム凸部長２μｍ）（実施例4-1）では、ビーム凹部先端を基点に成長した帯状結晶粒がビーム走査方向と垂直の方向に３μｍ周期で形成され、当該帯状結晶粒の間には平行な結晶粒界が多数発生した。実施例2-2で示したとおり、凹部長3μｍ（ビーム凹部長1μｍ）による帯状結晶粒の結晶成長幅は略２μｍである。凹パターンの周期が帯状結晶粒の結晶成長幅より長かったため、結晶粒界が多数発生したと考えられる。
【００７４】
凸部長３μｍ（ビーム凸部長１μｍ）（実施例4-2）では、実施例4-1で形成された多数の結晶粒界が消滅し、結晶成長幅２μｍの帯状結晶粒が走査方向と垂直の方向に連続して２μｍ周期で形成された。これは、凹パターンの周期が帯状結晶粒の結晶成長幅以下であったためと考えられる。
【００７５】
以上の結果から、前駆膜上でのビーム平面形状における凹パターンの周期が、帯状結晶粒の結晶成長幅と略同一の長さ以下であれば、帯状結晶粒を走査方向と垂直の方向に連続して形成することが可能であり、平行な結晶粒界で挟まれた領域に帯状結晶領域を効率良く形成することができる。また、帯状結晶粒の結晶成長幅より長いチャネル長、チャネル幅となるＴＦＴを作製する場合、チャネル内に多数の結晶粒界を含むことなく作製できるので、高移動度で、性能ばらつきが小さいＴＦＴ作製が可能である。
【実施例５】
【００７６】
実施例１と同様のレーザアニール装置、及び図２（１）に示すように凹パターンを周期的に形成した形状のマスクを用いて、凹部幅を１５μｍ，９μｍ，３μｍと変化させ、走査照射を行った。照射条件を表５に示す。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅203、凹部長202、凹部幅204、凸部長205はマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図２（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅303は８μｍ，６μｍ、ビーム凹部長302は１μｍ、ビーム凹部幅304は３μｍ、１μｍ、ビーム凸部長は１μｍである。
【００７７】
［表５］
実施例5-1   実施例5-2
照射強度（ｍＪ／ｃｍ２)  ６００      ６００
ステップ幅（μｍ）        １          １
開口部幅（μｍ）          ２４        １８
凹部長（μｍ）            ３          ３
凹部幅（μｍ）            ９          ３
凸部長（μｍ）            ３          ３
【００７８】
図８（１）にセコエッチ後のＳＥＭ観察結果を示す。実施例5-2（凹部幅３μｍ（ビーム凹部幅１μｍ））では、実施例5-１（凹部幅９μｍ（ビーム凹部幅３μｍ））と比べて、結晶粒界が多く形成された。これは、実施例5-1に対して、凹部幅が短いため、凹パターンによる帯状結晶粒を形成する効果が小さくなったためと考えられる。
【００７９】
以上の結果から、凹部幅を帯状結晶粒の結晶成長幅が最大となる凹部幅以上にすれば、すなわち本実施例の照射条件においては凹部幅を９μｍ（ビーム凹部幅３μｍ）以上にすれば、結晶粒界位置が良好に制御された帯状結晶領域を形成することができ、これにより、高移動度で、性能ばらつきが小さいＴＦＴ作製が可能となる。ただし、前駆膜の膜厚や成膜方法、ビームの照射強度、又は光学系の解像度が変われば、好ましいビーム凹部長も変わるので、ビーム凹部長は条件に応じて、適宜設計すればよい。
【実施例６】
【００８０】
実施例１と同様のレーザアニール装置、及び図２（１）に示すように凹パターンを周期的に形成した形状のマスクを用いて、走査照射を行った。照射条件を表６に示す。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅203、凹部長202、凹部幅204、凸部長205はマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図２（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅303は６μｍ、ビーム凹部長302は１μｍ、ビーム凹部幅304は１μｍ、ビーム凸部長305は１μｍである。
【００８１】
［表６］実施例６
照射強度（ｍＪ／ｃｍ２)  ６００
ステップ幅（μｍ）        １
開口部幅（μｍ）          １８
凹部長（μｍ）            ３
凹部幅（μｍ）            ３
凸部長（μｍ）            ３
【００８２】
本実施例の照射条件においては、凹部幅が３μｍ（ビーム凹部幅１μｍ）でも、結晶粒界位置が良好に制御された、すなわち平行な結晶粒界に挟まれた領域に帯状結晶領域を形成することができる。本実施例では、ビーム凹部幅が１μｍという小さい窪みでも、結晶粒界の長さ方向と交差する方向に帯状結晶粒が形成可能であることがわかった。これにより、所望の位置に帯状結晶粒を形成できるにもかかわらず、従来の細線ビームと同等の装置透過率を実現できる。また、走査開始位置及び終了位置で高密度粒界領域を狭くすることができる。このときのマスクの透過率は６２％であった（レーザ透過率９％）。また、角度６０°におけるジグザグパターンのマスクの透過率は４３％であった（レーザ透過率６％）。このことから、本発明におけるパターンではレーザ光の透過率が高いので、ビーム長を長くすることができ、短時間で処理が可能であることは明らかである。
【実施例７】
【００８３】
実施例１と同様のレーザアニール装置、及び図２（１）に示すように凹パターンを周期的に形成した形状のマスクを用いて、300μｍに渡って走査照射を行い、走査方向と垂直な方向に結晶成長幅２μｍの帯状結晶粒が連続的に並んだ多結晶領域を形成した。照射条件を表７に示す。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅203、凹部長202、凹部幅204、凸部長205はマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図２（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅303は６μｍ、ビーム凹部長302は１μｍ、ビーム凹部幅304は３μｍ、ビーム凸部長305は１μｍである。
【００８４】
［表７］実施例７
照射強度（ｍＪ／ｃｍ２)  ６００
ステップ幅（μｍ）        １
開口部幅（μｍ）          ３０
凹部長（μｍ）            ３
凹部幅（μｍ）            １５
凸部長（μｍ）            ３
【００８５】
得られた半導体薄膜は実施形態で説明したとおり、図３（３）に示すように、碁盤目状に突起317が結晶粒界315上のみに形成されていた。図３（３）に示す本発明の実施例により得られた半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタを製造した。具体的に説明すると、図９（１）に示すように、本発明の実施例に係る半導体薄膜は、レーザビームを走査した走査方向に沿って平行な結晶粒界603が形成され、その結晶粒界603で挟まれた領域に前記走査方向に沿って単結晶領域（帯状結晶領域）602が形成されている。これは、本発明の実施例によれば、結晶粒界603の位置が制御されて、これらの結晶粒界603がレーザビームの走査方向に平行に形成されることを示している。
【００８６】
図９（１）に示すように、単結晶領域602，602ａ，602ｂ及び結晶粒界603を含む領域にアイランド601を形成した。このアイランド601は、前記走査方向での長さが１０μｍ，前記走査方向に対して直交方向での長さが４μｍである矩形状に形成した。さらに図９（２）に示すように、結晶粒界603で挟まれた単結晶領域602を活性層とし、かつキャリアが活性層（602）内をレーザビームの走査方向に移動するようにする。そのため、活性層（602）を挟んで前記走査方向にドレイン領域703とソース領域701とを形成した。そして、図示しないドレイン電極とドレイン領域703とを接続するコンタクト704を図示しない絶縁膜に形成した。同様に、図示しないソース電極とソース領域701とを接続するコンタクト705を図示しない絶縁膜に形成した。またゲート電極702を形成した。これにより、キャリアの移動方向は前記走査方向となり、活性層602のチャネル長４μｍ、チャネル幅４μｍのｎ形ＴＦＴ及びｐ形ＴＦＴを作製した。得られたＴＦＴにおけるキャリアの移動度はｎ形が４１０ｃｍ２／Ｖｓ、ｐ形が１５０ｃｍ２／Ｖｓであった。また、ｎ形ＴＦＴ１００個に対するしきい値電圧のばらつきは０．２Ｖであった。
【００８７】
ここで、比較のため、実施例１と同様のレーザアニール装置を用いて、凹パターンがない細線パターンのマスクによって（開口部長２７０μｍ（基板上では９０μｍ）、開口部幅９．９μｍ（基板上では３．３μｍ））成形されたビームを長さ３００μｍに渡って、走査照射を行い、多結晶膜を作製した。
【００８８】
比較例により得られた半導体薄膜はランダムに突起が形成されていた。照射強度は基板上で６００ｍＪ／ｃｍ２、ステップ幅は基板上で０．２μｍである。この多結晶を活性層にして、走査方向と平行にキャリアが移動するようにチャネルを設けて、チャネル長４μｍ、チャネル幅４μｍのｎ形ＴＦＴ及びｐ形ＴＦＴを作製した。ＴＦＴの移動度はｎ形が３２０ｃｍ２／Ｖｓ、ｐ形が１２０ｃｍ２／Ｖｓであった。また、ｎ形ＴＦＴ１００個に対するしきい値電圧のばらつきは１Ｖであった。
【００８９】
上記２種類のＴＦＴの移動度比較から、本発明の要件を満たすＴＦＴによれば、従来の細線ビームによって製造したＴＦＴよりも、高い移動度が得られることは明らかであり、本発明により高性能のＴＦＴを提供することができる。また、本発明の要件を満たすＴＦＴによれば、従来の細線ビームによって製造したランダムな突起を有する半導体薄膜を用いたＴＦＴと比較して、しきい値電圧のばらつきが小さいＴＦＴが得られることは明らかであり、本発明により高性能のＴＦＴを提供することができる。
【実施例８】
【００９０】
実施例１と同様のレーザアニール装置、及び図２（１）に示すように凹パターンを周期的に形成した形状のマスクを用いて、３００μｍに渡って走査照射を行い、走査方向と垂直な方向に連続的に並んだ結晶成長幅２μｍの帯状結晶粒を作製した。照射条件を表７に示す。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅、凹部長、凹部幅、凸部長はマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図２（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅303は６μｍ、ビーム凹部長302は１μｍ、ビーム凹部幅304は３μｍ、ビーム凸部長305は１μｍである。
【００９１】
得られた半導体薄膜は実施形態で説明したとおり、図３（３）に示すように、碁盤目状に突起317が結晶粒界315上のみに形成されていた。図３（３）に示す本発明の実施例により得られた半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタを製造した。具体的に説明すると、図１０（１）に示すように、本発明の実施例に係る半導体薄膜は、レーザビームを走査した走査方向に沿って平行な結晶粒界803が形成され、その結晶粒界803で挟まれた領域に前記走査方向に沿って単結晶領域（帯状結晶領域）802が形成されている。これは、本発明の実施例によれば、結晶粒界803の位置が制御されて、これらの結晶粒界803がレーザビームの走査方向に平行に形成されることを示している。
【００９２】
図１０（１）に示すように、結晶粒界803で挟まれた単結晶領域802内に限定してアイランド801を形成した。この実施例において図９のものと違う部分は、アイランド801が単結晶領域802ａ，802ｂ及び結晶粒界803を避けて形成されていることにある。このアイランド801は、前記走査方向での長さが５μｍ，前記走査方向に対して直交方向での長さが４μｍである矩形状に形成した。さらに図１０（２）に示すように、結晶粒界803で挟まれた単結晶領域802を活性層とし、かつキャリアが活性層（802）内をレーザビームの走査方向に移動するようにする。そのため、活性層（802）を挟んで前記走査方向にドレイン領域903とソース領域902とを形成した。そして、図示しないドレイン電極とドレイン領域903とを接続するコンタクト904を図示しない絶縁膜に形成した。同様に、図示しないソース電極とソース領域902とを接続するコンタクト905を図示しない絶縁膜に形成した。そして、キャリアの移動方向が前記走査方向となり、活性層802のチャネル長１．４μｍ、チャネル幅１．４μｍのｎ形ＴＦＴ及びｐ形ＴＦＴを作製した。
【００９３】
得られたＴＦＴにおけるキャリアの移動度はｎ形が５２０ｃｍ２／Ｖｓ、ｐ形が２００ｃｍ２／Ｖｓであった。ここで、結晶粒幅２μｍの帯状単結晶領域802にチャネルを形成するためには、チャネル幅を２μｍ以下、好ましくは１．８μｍ以下にすることが望ましい。また、ｎ形ＴＦＴ１００個に対するしきい値電圧のばらつきは０．２Ｖであった。
【００９４】
ここで、比較のため、実施例１と同様のレーザアニール装置を用いて、凹パターンがない細線パターンのマスクによって（開口部長２７０μｍ（基板上では９０μｍ）、開口部幅９．９μｍ（基板上では３．３μｍ））成形されたビームを長さ３００μｍに渡って、走査照射を行い、多結晶膜を作製した。
【００９５】
比較例により得られた半導体薄膜はランダムに突起が形成されていた。照射強度は基板上で６００ｍＪ／ｃｍ２、ステップ幅は基板上で０．２μｍである。走査方向と平行にキャリアが移動するようにチャネルを設けて、チャネル長１．4μｍ、チャネル幅１．４μｍのｎ形ＴＦＴ及びｐ形ＴＦＴを作製した。結晶粒界位置が制御されていないことから、チャネル内に結晶粒界が存在した。得られたＴＦＴの移動度はｎ形が３２０ｃｍ２／Ｖｓ、ｐ形が１２０ｃｍ２／Ｖｓであった。また、ｎ形ＴＦＴ１００個に対するしきい値電圧のばらつきは０．１５Ｖであった。
【００９６】
上記２種類のＴＦＴの移動度比較から、本発明の要件を満たすＴＦＴによれば、従来のＴＦＴより移動度の高いＴＦＴが得られることは明らかであり、本発明により高性能のＴＦＴを提供することができる。また、実施例７に示したＴＦＴと比較して、移動度が高いことから、本発明において、帯状結晶粒内にチャネルを形成することで、更に高性能のＴＦＴが得られることは明らかである。また、本発明の要件を満たすＴＦＴによれば、従来の細線ビームによって製造したランダムな突起を有する半導体薄膜を用いたＴＦＴと比較して、しきい値電圧のばらつきが小さいＴＦＴが得られることは明らかであり、本発明により高性能のＴＦＴを提供することができる。
【実施例９】
【００９７】
実施例１と同様のレーザアニール装置を用いて、図２（１）に示すように凹パターンを周期的に形成した形状のマスクを用いて、３００μｍに渡って走査照射を行い、走査方向と垂直な方向に連続的に並んだ結晶成長幅２μｍの帯状結晶粒を作製した。照射条件を表７に示す。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅203、凹部長202、凹部幅204、凸部長205はマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図２（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、ビーム幅303は６μｍ、ビーム凹部長302は１μｍ、ビーム凹部幅304は３μｍ、ビーム凸部長305は１μｍである。
【００９８】
得られた半導体薄膜は実施例で説明した通り、図３（３）に示すように、碁盤目状に突起317が結晶粒界315上のみに形成されていた。図３（３）に示す本発明の実施例により得られた半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタを製造した。具体的に説明すると、図１１（１）に示すように、本発明の実施例に係る半導体薄膜は、レーザビームを走査した走査方向に沿って平行な結晶粒界1003が形成され、その結晶粒界1003で挟まれた領域に前記走査方向に沿って単結晶領域（帯状結晶領域）1002が形成されている。これは、本発明の実施例によれば、結晶粒界1003の位置が制御されて、これらの結晶粒界1003がレーザビームの走査方向に平行に形成されることを示している。
【００９９】
図１１（１）に示すように、単結晶領域1002，1002ａ，1002ｂ及び結晶粒界1003を含む領域にアイランド1001を形成した。このアイランド1001は、前記走査方向での長さが４μｍ，前記走査方向に対して直交方向での長さが５μｍである矩形状に形成した。さらに図１１（２）に示すように、結晶粒界1003で挟まれた単結晶領域1002を活性層とし、かつキャリアが活性層（1002）内をレーザビームの走査方向と直交する方向に移動するようにする。そのため、活性層（1002）を挟んで前記走査方向と直交する方向にドレイン領域1102とソース領域1101とを形成した。そして、図示しないドレイン電極とドレイン領域1102とを接続するコンタクト1105を図示しない絶縁膜に形成した。同様に、図示しないソース電極とソース領域1101とを接続するコンタクト1104を図示しない絶縁膜に形成した。またゲート電極1103を形成した。これにより、キャリアの移動方向は前記走査方向と直交する方向となり、活性層1002のチャネル長１．４μｍ、チャネル幅４μｍのｎ形ＴＦＴ及びｐ形ＴＦＴを作製した。
【０１００】
得られたＴＦＴの移動度はｎ形が５２０ｃｍ２／Ｖｓ、ｐ形が２００ｃｍ２／Ｖｓであった。ここで、結晶粒幅２μｍの帯状結晶粒に対し、粒内にチャネルを形成するためにはチャネル長を２μｍ以下、好ましくは１．８μｍ以下にすることが望ましい。また、ｎ形ＴＦＴ１００個に対するしきい値のばらつきは０．１５Ｖであった。
【０１０１】
ここで、比較のため、実施例１と同様のレーザアニール装置を用いて、凹パターンがない細線パターンのマスクによって（開口部長２７０μｍ（基板上では９０μｍ）、開口部幅９．９μｍ（基板上では３．３μｍ））成形されたビームを長さ３００μｍに渡って、走査照射を行い、多結晶膜を作製した。得られた半導体薄膜はランダムに突起が形成されていた。照射強度は基板上で６００ｍＪ／ｃｍ２、ステップ幅は基板上で０．２μｍである。
【０１０２】
走査方向と平行にキャリアが移動するようにチャネルを設けて、チャネル長１．4μｍ、チャネル幅４μｍのｎ形ＴＦＴ及びｐ形ＴＦＴを作製した。結晶粒界位置が制御されていないことから、チャネル内にキャリアの移動を遮るように結晶粒界が存在した。得られたＴＦＴの移動度はｎ形が１５０ｃｍ２／Ｖｓ、ｐ形が１００ｃｍ２／Ｖｓであった。また、ｎ形ＴＦＴ１００個に対するしきい値電圧のばらつきは０．１５Ｖであった。
【０１０３】
上記２種類のＴＦＴの移動度比較から、本発明の要件を満たすＴＦＴによれば、従来のＴＦＴより移動度の高いＴＦＴが得られることは明らかであり、本発明により高性能のＴＦＴを提供することができる。また、実施例７に示したＴＦＴと比較して、移動度が高いことから、本実施例のように、結晶成長幅がチャネル長より長くかつチャネル幅より短い場合、キャリア走行方向が走査方向と垂直な方向になるようにＴＦＴを設計すれば、帯状結晶内にチャネルを形成することが可能であり、より高性能のＴＦＴが得られる。また、本発明の要件を満たすＴＦＴによれば、従来の細線ビームによって製造したランダムな突起を有する半導体薄膜を用いたＴＦＴと比較して、しきい値電圧のばらつきが小さいＴＦＴが得られることは明らかであり、本発明により高性能のＴＦＴを提供することができる。
【実施例１０】
【０１０４】
無アルカリガラス上に絶縁膜を成膜し、この絶縁膜上に減圧化学気相成長法を用いて、非晶質シリコン膜1601を６０ｎｍ成膜した。そして、非晶質シリコン膜1601に、エネルギー密度３６０ｍＪ／ｃｍ2、ステップ幅５０μｍで、図１２（１）、（２）に示すように、ＸｅＣｌエキシマレーザのビーム1602をスキャン照射することにより、粒径０．１〜１μｍの粒状の多結晶シリコンを形成した。前記粒状の結晶粒は、後述する帯状結晶粒と比較して、小径の結晶粒であり、本明細書では、帯状結晶粒と区別するために、粒状結晶粒1603と称する。本実施例では、ＸｅＣｌエキシマレーザを用いたが、使用されるレーザはＫｒＦレーザのような他のエキシマレーザであってもよく、またNd:YAGレーザ、Nd:YLFレーザ、Nd:YVO4レーザなどの固体レーザや炭酸ガスレーザ、アルゴンガスレーザなどのガスレーザであってもよい。
【０１０５】
次に、高移動度が要求される領域、例えば、アクティブマトリックス基板を備えた画像表示装置における駆動回路領域に、図２（１）に示す凹パターンを周期的に形成した形状のマスクを用いて、図１２（３），（４）に示すように、選択的にビーム1604の走査照射を行い、走査方向と垂直な方向に連続的に並んだ図１２（４）に示すような結晶成長幅２μｍの帯状結晶粒1605を作製した。
【０１０６】
このときの照射条件は表７に示すとおりである。照射強度は基板上での値である。ステップ幅は、各照射間に走査する基板上の距離である。表中の開口部幅203、凹部長202、凹部幅204、凸部長205は、図２（１）におけるマスク上の値である。マスクを通過したビームは、基板上では図２（２）に示す形状となる。基板上でのビームサイズは、マスク上のビームサイズの１／３の値となる。つまり、図２（２）において、ビーム幅303は６μｍ、ビーム凹部長302は１μｍ、ビーム凹部幅304は３μｍ、ビーム凸部長305は１μｍである。
【０１０７】
次に、基板を９０度回転した後、図１２（５），（６）に示すように、図２（１）に示す凹パターンを周期的に形成した形状のマスクを用いて、ビーム1606の走査照射を行った。照射条件は表７に示すとおりである。なお、基板を９０度回転させず、走査方向を９０度回転させて照射を行ってもよい。
【０１０８】
得られた粒状結晶粒1603及び帯状結晶粒1605を活性層に用いて、ＴＦＴを作製した。帯状結晶粒1605を用いたＴＦＴでは、チャネル方向と走査方向とを平行にして作製した。その結果、ｎ形で５２０ｃｍ２／Ｖｓ、ｐ形で２００ｃｍ２／Ｖｓの高移動度が得られた。帯状結晶粒1605を活性層に用いたＴＦＴのチャネル方向は、走査方向であっても、走査方向と垂直の方向であっても、高移動度が得られる。したがって、レーザの走査方向及びＴＦＴのチャネル方向は、それぞれ適宜設計すればよい。
【０１０９】
このように、ステップ幅を短くする必要がある凹パターンを有するビーム走査照射を、高移動度を要する領域に選択的に施すことにより、基板全面を照射する場合と比較して、基板１枚あたりの処理速度を向上させることができる。
【０１１０】
以上説明した本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタについて要約する。本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタは、平行な結晶粒界（603，803，1003）で挟まれた領域に形成された帯状結晶領域（602，802，1002）を有し、前記キャリアの移動方向を前記結晶粒界の長さ方向に設定した第１の活性層と、前記キャリアの移動方向を前記結晶粒界と交差する方向に設定した第２の活性層とのうち少なくとも一方の活性層が前記単結晶膜に形成されている。
【０１１１】
前記第１の活性層を有している場合には、前記第１の活性層のドレイン領域（703，903）とソース領域（701，902）とが、前記活性層を挟んで前記結晶粒界（603，803）の長さ方向に沿って形成されている。この場合、前記第１の活性層の前記ソース領域と前記ドレイン領域とが、前記結晶粒界及び前記帯状結晶領域を含んで形成される。或いは、前記第１の活性層の前記ソース領域と前記ドレイン領域とが、前記帯状結晶領域の領域内にのみ形成される。
【０１１２】
前記第２の活性層を有している場合には、前記第２の活性層のドレイン領域（1102）とソース領域（1101）とが、前記活性層を挟んで前記結晶粒界（1003）の長さ方向と交差する方向に沿って形成されている。この場合、前記第２の活性層の前記ソース領域と前記ドレイン領域とが、前記結晶粒界及び前記帯状結晶領域を含んで形成される。
【０１１３】
前記第１の活性層と前記第２の活性層とを有している場合には、前記第１の活性層のドレイン領域とソース領域とが、前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向と交差する方向に沿って形成され、前記第２の活性層のドレイン領域とソース領域とが、前記活性層を挟んで前記結晶粒界の長さ方向と交差する方向に沿って形成される。
【０１１４】
また本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタは、粒状結晶粒からなる半導体薄膜（1603）と、前記半導体薄膜の一方向に沿って形成された、前記粒状結晶粒より粒径が大きい結晶粒からなる帯状結晶粒(1605)とを有し、前記半導体薄膜と前記帯状結晶粒とに活性層をそれぞれ形成するようにしてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明に係るレーザアニール装置を示す図である。
【図２】図２（１）は本発明に係るマスクの第一例を示す平面図であり、図２（２）はそのビーム形状を示す平面図である。
【図３】本発明に係るレーザアニール工程を示す図であり、図３（１）〜（３）の順に工程が進行する。
【図４】図４（１）は本発明に係るマスクの第二例を示す平面図であり、図４（２）はそのビーム形状を示す平面図である。
【図５】実施例１により形成された多結晶膜表面のＳＥＭ像を示す図である。
【図６】実施例２により形成された多結晶膜表面のＳＥＭ像を示す図である。
【図７】図７（１）は実施例３により形成された多結晶膜表面のＳＥＭ像を示す図であり、図７（２）は実施例４により形成された多結晶膜表面のＳＥＭ像を示す図である。
【図８】図８（１）は実施例５により形成された多結晶膜表面のＳＥＭ像を示す図であり、図８（２）は実施例６により形成された多結晶膜表面のＳＥＭ像を示す図である。
【図９】図９（１）は実施例７により形成された多結晶膜表面の模式図であり、図９（２）は実施例７のＴＦＴを示す模式図である。
【図１０】図１０（１）は実施例８により形成された多結晶膜表面の模式図であり、図１０（２）は実施例８のＴＦＴを示す図である。
【図１１】図１１（１）は実施例９により形成された多結晶膜表面の模式図であり、図１１（２）は実施例９のＴＦＴを示す図である。
【図１２】図１２は実施例１０を示す平面図であり、図１２（１）〜（６）の順に工程が進行する。
【図１３】従来のＴＦＴの製造工程を示す断面図であり、図１３（１）〜（３）の順に工程が進行する。
【図１４】第１従来技術のレーザアニール工程を示す平面図であり、図１４（１）〜（５）の順に工程が進行する。
【図１５】図１５（１）は第２従来技術のマスクを示す平面図であり、図１５（２）は第２従来技術の多結晶膜表面の模式図である。
【符号の説明】
【０１１６】
101  レーザ発振器
102  ビーム
103  ミラー
104  ホモジナイザ
105  マスク
106  マスクステージ
107  縮小レンズ
108  ウィンドウ
109  チャンバ
110  基板
111  基板ステージ
201，401  開口部長
202，404  凹部長
203，402  開口部幅
204，403  凹部幅
205  凸部長
206，405  遮光部
207，406  透過部
301，501  ビーム長
302，504  ビーム凹部長
303，502  ビーム幅
304，503  ビーム凹部幅
305  ビーム凸部長
306，505  ビーム
601，801，1001  アイランド
602，802，1002  帯状結晶領域
603，803，1003  結晶粒界
701，902，1101  ソース
702，901，1103  ゲート
703，903，1102  ドレイン
704，904，1104  コンタクト
【図１】
2006245520.tif 000003
【図２】
2006245520.tif 000004
【図３】
2006245520.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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